Станок должен использоваться полностью как в отношении его технических возможностей, так и в отношении загрузки по времени.
Однако иногда представляется выгодным применить станок высокой производительности и в том случае, когда загрузка его по времени невысока, так как заработная плата при работе на нём значительно меньше, а стоимость обработки при всех вышеуказанных начислениях ниже, несмотря на то, что станок загружен не полностью.
Выбор станка следует производить в соответствии с размерами обрабатываемой детали и характером обработки, чтобы использование мощности станка было по возможности полное. Для этого необходимо, чтобы мощность, затрачиваемая на снятие стружки, максимально приближалась к мощности станка.
На выбор типа станка в значительной мере влияет и необходимая степень точности обработки. Чем точнее работа, тем совершеннее должен быть станок, тем он будет дороже, время на обработку больше, квалификация рабочего выше, и, следовательно, выше стоимость всей обработки. Поэтому степень точности детали должна з а-висеть только от конструкции и соответствовать условиям её работы. Недостаточная точность может ухудшить качество машины, но в то же время излишняя точность удорожает машину, и там, где это не требуется по характеру конструкции, получится отрицательный результат: выпуск продукции за этот же промежуток времени будет меньше и стоимость её выше.
Как видно, решающим фактором при выборе станка является экономичность процесса обработки, которая должна быть, однако, в соответствии с необходимой точностью детали.
Вследствие этого для решения вопроса о том, какой станок принять для выполнения данной операции при возможности выполнения её на разных типах станков, следует сравнить выгодность обработки на этих станках. Для суждения об этом в качестве критерия могут служить следующие факторы:
1) время обработки;
2) производительность станка;
3) стоимость эксплуатационных расходов;
4) себестоимость обработки;
5) срок, в течение которого окупается стоимость более дорогого станка.
Время обработки — штучное время (затрачиваемое на обработку одной штуки) служит первым критерием, которым пользуются при разработке технологических процессов для выбора станка.
Время обработки является одним из главных факторов, определяющих её стоимость, и при сопоставлении обработки на двух станках следует выбирать тот из них, который, обеспечивая выполнение определённых условий в обработке, будет требовать меньше времени.
Этот самый простой, быстрый и наиболее распространённый способ; однако он даёт только приближённое решение, которое не является точным и окончательным. Дело в том, что время обработки будет одной из функций её себестоимости, и влияние других функций может быть превалирующим.
Себестоимость обработки одной штуки на данном станке (полной обработки одной или нескольких операций) слагается из заработной платы и цеховых накладных расходов. Заработная плата выражается, как произведение величины заработной платы в одну единицу времени на время обработки — штучное время.
Из этого вытекает следующее:
1) заработная плата за выполнение обработки может быть больше па одном из сопоставляемых станков, если штучное время у него больше, а заработная плата в одну единицу времени одинакова на обоих станках, т. е. квалификация рабочих на сопоставляемых станках требуется одинаковая;
2) заработная плата за выполнение обработки может быть больше па одном из сопоставляемых станков, если штучное время одинаково на обоих станках, а заработная плата в одну единицу времени на одном станке больше, т. е. квалификация рабочих на сопоставляемых станках требуется разная;
3) заработная плата за выполнение обработки может быть больше на одном из сопоставляемых станков, если штучное время на одном станке меньше, а заработная плата в одну единицу времени на этом станке значительно больше, чем на другом, т. е. квалификация рабочего на этом станке значительно выше, чем на другом.
Таким образом, величина штучного времени ещё не указывает, на каком станке будет меньше заработная плата.
Помимо этого, величина цеховых накладных расходов находится также в зависимости от типа станка, что видно из их состава. В число накладных расходов, входящих в цеховую себестоимость обработки детали, включаются: амортизация оборудования (станка н приспособлений); расход на инструмент (стоимость заточки и амортизация), затраты на электроэнергию (и топливо — при тепловой обработке), социальные начисления на производственную заработную плату (социальное страхование, отчисления в завком и др.), другие цеховые накладные расходы: расходы на вспомогательные материалы, заработная плата вспомогательных рабочих, административно-технического и счётно-конторского персонала, расходы на отопление, освещение, воду, дополнительная заработная плата и т. д.
Таким образом величина времени обработки не может дать окончательного и точного решения о выгодности обработки на одном из сопоставляемых станков. Она может служить только для первого приближённого решения. Тем не менее для решения вопроса о наиболее экономичном методе обработки часто ограничиваются сравнением времени, потребного на обработку детали при каждом сопоставляемом методе. Как видно из вышеизложенных соображении, такое сравнение даёт не совсем точное представление об экономичности того или иного метода, ибо помимо времени на себестоимость обработки влияют и другие факторы: стоимость оборудования, инструмента, приспособлений, квалификация рабочего, затрата электроэнергии и цеховые накладные расходы, зависящие от указанных факторов. Однако, несмотря на недостаточную точность, для приближённых подсчётов довольно распространённым способом оценки того или иного метода обработки является сравнение по времени.
Производительность станка в единицу времени выражается в количестве штук деталей, выпускаемых в одну единицу времени.
Так как величина производительности станка зависит только от штучного времени, то и суждение о выборе того или другого станка но этому критерию, в сущности, сводится к суждению по времени обработки, что, как видно из изложенного, даёт приближённое решение.
Выбор того или другого станка по сравнению эксплуатационных расходов заключается в том, что для каждого из этих станков исчисляются эксплуатационные расходы, которые будут произведены в течение года при выполнении производственной программы, а именно: заработная плата, амортизация станка, расход на инструмент, электроэнергию, социальные начисления и другие цеховые расходы.
Если необходимо учесть влияние единовременной затраты средств на приобретение того или другого станка, то надо ввести в статьи расходов процентирование вложенных средств, что может существенным образом изменить решение вопроса.
Наиболее правильным критерием для выбора станка является с равнение, себестоимости обработки на сопоставляемых станках. Этот способ — самый точный, но он требует наиболее длительных подсчётов, так как здесь необходимо произвести полный расчёт заработной платы и цеховых накладных расходов, что при проектировании технологических процессов часто является затруднительным.
Точный подсчёт себестоимости обработки особенно необходим при сравнении работ на станках, требующих большой наладки, стоимость которой должна приниматься в расчёт. Это особенно важно при работе на автоматах.
В этом случае следует делать наиболее точные сравнительные расчёты. Для этого надо знать не только нормы времени на обработку, но и цеховые накладные расходы по каждому из сопоставляемых станков, что иногда представляется затруднительным.
Следует отметить, что сравнение экономичности изготовления детали на том или другом станке можно производить, исходя из себестоимости обработки только при условии, если вид заготовки для обоих станков будет один и тот же. Если же для сравниваемых станков должны применяться заготовки разного вида, то надо сравнение экономичности изготовления детали на том или другом станке производить, исходя из себестоимости детали, т. е. исчислять стоимость материала, производственную заработную плату и цеховые накладные расходы при изготовлении на обоих станках.
Если при сравнении обработки на двух достаточно загруженных станках один станок является более дорогим, но и более производительным, то можно решать вопрос о выборе станка, исходя из срока, в течение которого окупится стоимость более дорогого станка в результате меньшей стоимости обработки на нём.
При выборе оборудования следует учитывать новейшие течения в развитии современного станкостроения, и считаясь с этим, применять тот или иной тип или вид станка.
Главной и основной задачей современного станкостроения является достижение наибольшей экономии времени, материала, средств и точности обработки. Хорошо сконструированные станки должны удовлетворять следующим условиям:
1) давать возможную наибольшую производительность;
2) допускать работу с наиболее высокими скоростями резания, при этом станок должен быть устойчивым и не иметь дрожания;
3) конструкция во всех частях должна быть выполнена на полную мощность станка и достаточно надёжна;
4) охлаждение инструмента должно быть достаточное и удобное;
5) точность обработки станка должна быть высокой;
6) станок должен обрабатывать материалы разных видов и качеств, причём переход от обработки одного материала к обработке другого должен совершаться быстро и просто;
7) ручные манипуляции при работе на станке должны быть сведены к минимуму;
8) станок должен легко и просто управляться рабочим невысокой квалификации;
9) стоимость станка должна быть невысокой.
Имея в виду идеи развития современного станкостроения и стремясь получить наибольший экономический эффект при изготовлении изделий, необходимо каждый раз в ясных, очевидных случаях взвешивать просто по опыту, а в случаях сомнительных, не поддающихся такой оценке, определять подсчётами, какой станок применить: обыкновенный токарный или, скажем, револьверный; обыкновенный токарный или многорезцовый; револьверный или полуавтомат; наконец, автомат или полуавтомат.
Современные револьверные станки являются выгодными при изготовлении подходящих для них изделий уже в количестве 6—10 шт. и даже менее, если представляется возможным за одну установку вести обработку минимум двумя инструментами.
При обработке длинных валов или цилиндрических изделий с уступами, допускающих одновременно работу нескольких резцов, предпочтительнее будет многорезцовый станок, чем обыкновенный токарный.
При изготовлении большого количества шпилек, винтов, болтов, гаек и других мелких простых деталей целесообразно применить полуавтоматы или автоматы, если экономический эффект, получаемый от них, подтверждается расчётом.
Применяя карусельные станки для обработки шкивов и маховиков, можно производить одновременно наружную обточку обода и внутреннюю расточку отверстия; на них можно производить также плоскостную обработку одновременно нескольких деталей; в обоих случаях получается значительная экономия в основном (машинном) и вспомогательном времени.
При плоскостной обработке обычно встаёт вопрос о том, какой применить станок: строгальный или фрезерный.
Общего решения этого вопроса для всех случаев дать нельзя. В каждом отдельном случае при выборе того или иного станка приходится решать вопрос в зависимости от характера обработки и предъявляемой точности, характера самой детали, использования станка и экономической целесообразности, которую надо выявить расчётом. Для этого необходимо сравнить намечаемые станки в отношении их точности обработки, производительности и общей экономики обработки в зависимости от организационных форм производства.
При составлении плана и установлении метода обработки детали одновременно с выбором типа и размера станка должно быть установлено, какое приспособление необходимо для выполнения намеченной операции на данном станке.
Если требуется нормальное приспособление, являющееся принадлежностью станка (тиски, люнет, угольник и т. и.), то указывается его наименование; если же для данной операции требуется специальное приспособление, то отмечается «специальное приспособление», в этом случае должны быть разработаны чертежи его конструкции. Технолог даёт схему приспособления, исходя из условий и требования обработки, а конструктор выполняет соответствующее конструктивное оформление в виде общих и детальных чертежей.
При разработке технологического процесса в стадии технического проекта ограничиваются только схемой, общим видом или указанием, какого рода предполагается приспособление. При разработке же рабочего технологического процесса производится конструктивная разработка приспособления во всех деталях. Обычно это выполняется в заводских конструкторских бюро.
Приспособления к станкам служат для облегчения выполнения обработочных операций и одновременно для установки и закрепления деталей на станках.
Перед станочной обработкой и в процессе её при пользовании приспособлением исключается необходимость разметки деталей — операции дорогой и вносящей погрешность, зависящую от индивидуальных качеств разметчика; применение приспособлений обеспечивает точность обработки и при том наиболее одинаковую для всех деталей и, таким образом, в наибольшей степени обеспечивает соблюдение принципа взаимозаменяемости. Помимо этого, применение приспособлений облегчает и ускоряет установку и закрепление деталей на станках, даёт возможность достигнуть более точной установки деталей и тем самым значительно сократить вспомогательное время, которое иногда достигает больших размеров и превышает основное время. Применение приспособлений позволяет также вести обработку при более
высоком режиме резания и допускает использование рабочих более низкой квалификации.
Для получения надлежащей точности размеров детали, обрабатываемой с помощью приспособления, необходимо, чтобы само приспособление было изготовлено весьма точно и чтобы погрешности при обработке не нарастали из-за неточности отдельных его элементов. В связи с этим необходимо при назначении допусков на размеры приспособлений давать пределы отклонений для этих размеров, в два раза меньше соответственных пределов отклонений для обрабатываемой детали. Необходимая точность обработки детали в таком случае будет обеспечена.
В индивидуальном и мелкосерийном производствах обработка ведётся без приспособлений или с приспособлениями универсального типа, которые часто являются принадлежностями станков (делительные универсальные головки, поворотные столы и т. п.).
В крупносерийном и массовом производствах применение приспособлений является обязательным: в каждом отдельном случае решается вопрос лишь о конструкции приспособлений и о том, на какое количество одновременно обрабатываемых изделий их конструировать.
В крупносерийном и массовом производствах применяются, главным образом, специальные приспособления, которые сокращают вспомогательное и основное время более, чем универсальные, и дают в то же время повышенную точность. При разработке технологических процессов необходимо установить экономическую целесообразность применения приспособления для той или другой операции.
Одновременно с выбором станка и приспособления для выполнения той или иной операции должно быть указано, какой применяется для данной обработки режущий и измерительный инструмент. Необходимо дать краткую характеристику режущего инструмента: указать материал, из которого сделан инструмент, марку материала, наименование и размер инструмента, например, «фреза цилиндрическая—075 мм из быстрорежущей стали».
Применение того или другого типа инструмента зависит от принятого метода обработки. Затраты на инструмент входят в стоимость обработки (по статье накладных расходов), поэтому, выбирая инструмент в соответствии с принятым методом обработки, необходимо стремиться достигнуть полного использования его режущих свойств. Выбор материала инструмента (углеродистая и быстрорежущая сталь, твёрдые сплавы) зависит от рода обрабатываемого металла, необходимой чистоты поверхности детали и режимов резания.
В целях уменьшения расходов необходимо стремиться к замене дорогостоящей быстрорежущей стали более дешевыми сортами (заменителями), где это возможно по условиям работы. В тех случаях, когда обработку по технологическим условиям нельзя вести при высоких режимах резания, нецелесообразно применять быстрорежущую сталь, её следует заменять углеродистой. Применение инструмента из твёрдых сплавов позволяет значительно повысить производительность оборудования и поэтому там, где это возможно по условиям обработки, их следует использовать. Различные виды твёрдых сплавов (победит, победит-α, победит α-21, победит РЭ-8, стеллит, видиа, карболой и др.), имеющие несколько отличающиеся режущие свойства, выбираются в зависимости от обрабатываемого материала и вида обработки.
Победит и победит РЭ-8, а также заменяющий их сплав рэникс применяются для обточки чугуна, литой стали, бронзы, алюминия.
Победит РЭ-8 может применяться также для обточки стали; он пригоден лучше других сплавов при работах с ударной нагрузкой.
Победит-a применяется для чистовой обточки стали, а победит α-21 — для чистовой и обдирочной её обточки.
При проектировании технологических процессов, наряду с режущим инструментом, должно быть указано, какой тип мерительного инструмента применяется в процессе обработки для обмера деталей.
При индивидуальном производстве, когда размеры деталей, обрабатываемых на данном станке, весьма разнообразны, применяется измерительный инструмент общего назначения, т. е. такой, которым можно проверять различные размеры; таким инструментом могут быть линейки, кронциркули, штангенциркули, микрометры, нутромеры, глубомеры, штихмассы и т. п. В серийном и массовом производствах при повторяемости деталей одних и тех же размеров применяется специальный измерительный инструмент для определённого размера — калибры и шаблоны.
